汽車ABS綜述論文

1、汽車abs綜述緒論abs四大優(yōu)點1、加強(qiáng)對車輛的控制。裝備有abs的汽車，駕駛員在緊急制動過程中仍能保持著很大程度的操控性，可以及時調(diào)整方向，對前面的障礙或險情做出及時、必要的躲避。而未配備abs的車輛緊急制動時容易產(chǎn)生側(cè)滑、甩尾等意外情況，使駕駛員失去對車輛的控制，增加危險性。2、減少浮滑現(xiàn)象。沒有配備abs的車輛在潮濕、光滑的道路上緊急制動，車輪抱死后會出現(xiàn)車輛在路面上保持慣性繼續(xù)向前滑動的情況。而abs由于減少了車輪抱死的機(jī)會，因此也減少了制動過程中出現(xiàn)浮滑的機(jī)會。3、有效縮短制動距離。在緊急制動狀態(tài)下，abs能使車輪處于既滾動又拖動的狀況，拖動的比例占20左右，這時輪胎與地面的摩擦力最

2、大，即所謂的最佳制動點或區(qū)域。普通的制動系統(tǒng)無法做到這一點。4、減輕了輪胎的磨損。使用abs消除了在緊急制動過程中抱死的車輪使輪胎遭受不能修復(fù)的損傷，即在輪胎表面形成平斑的可能性。大家留心就會發(fā)現(xiàn)，在道路上留下長長剎車痕跡的是未裝備abs的車輛，而裝備了abs的車輛，只會留下輕微的剎車痕跡，并且是一小段一小段的，明顯減少了輪胎和地面的磨損程度。第一章：汽車制動與轉(zhuǎn)向特性簡介1.1 汽車制動與側(cè)滑1.1.1 汽車制動性能的評價指標(biāo)1.1.2 車輪制動時受力分析1.2 驅(qū)動與側(cè)滑第二章：防抱死制動系統(tǒng)概述2.1 abs系統(tǒng)的基本功能2.2 abs系統(tǒng)的種類2.3 abs的控制方案與布置形式2.3.

3、1 四通道制動防抱死系統(tǒng)2.3.2 三通道制動防抱死系統(tǒng)2.3.3 雙通道制動防抱死系統(tǒng)2.3.4 單通道制動防抱死系統(tǒng)第三章：三通道制動防抱死系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理3.1 控制方法3.2 控制過程3.3 abs系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3.3.1 車輪轉(zhuǎn)速傳感器3.3.2 汽車制動防抱死系統(tǒng)的ecu3.3.2 執(zhí)行器一、制動壓力調(diào)節(jié)器1.結(jié)構(gòu)形式2.調(diào)壓方式3.工作過程常規(guī)制動階段制動壓力降低階段制動壓力保持階段制動壓力升高階段3.3 電控單元3.4 abs系統(tǒng)的其他相關(guān)元件第四章： “防抱死剎車系統(tǒng)”英文譯為 “abs”（anti-locked braking system），它是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點

4、的汽車安全控制系統(tǒng)。abs是常規(guī)剎車裝置基礎(chǔ)上的改進(jìn)型技術(shù)，可分機(jī)械式和電子式兩種?，F(xiàn)代汽車上大量安裝防抱死制動系統(tǒng)，abs既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上最先進(jìn)、制動效果最佳的制動裝置。普通制動系統(tǒng)在濕滑路面上制動，或在緊急制動的時候，車輪容易因制動力超過輪胎與地面的摩擦力而完全抱死。近年來由于汽車消費者對安全的日益重視，大部分的車都已將abs列為標(biāo)準(zhǔn)配備。如果沒有abs，緊急制動通常會造成輪胎抱死，這時，滾動摩擦變成滑動摩擦，制動力大大下降。而且如果前輪抱死，車輛就失去了轉(zhuǎn)向能力；如果后輪先

5、抱死，車輛容易產(chǎn)生側(cè)滑，使行車方向變得無法控制。所以，abs系統(tǒng)通過電子或機(jī)械的控制，以非?？斓乃俣染艿目刂浦苿右簤毫Φ氖辗?，來達(dá)到防止車輪抱死，確保輪胎的最大制動力以及制動過程中的轉(zhuǎn)向能力，使車輛在緊急制動時也具有躲避障礙的能力。當(dāng)汽車制動前輪抱死時，汽車會失去轉(zhuǎn)向能力，后輪抱死時會造成汽車急轉(zhuǎn)甩尾。abs制動防抱死系統(tǒng)就是在制動過程中防止車輪被制動抱死，提高制動減速度、縮短制動距離，能有效地提高汽車的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，保證汽車的行駛安全。制動防抱死系統(tǒng)對汽車性能的影響主要表現(xiàn)在減少制動距離、保持轉(zhuǎn)向操縱能力、提高行駛方向穩(wěn)定性以及減少輪胎的磨損方面。2.汽車制動時車輪受力分析車速

6、車輪旋轉(zhuǎn)角速度慣性力矩制動阻力矩車輪法向載荷地面法向反力車軸對車輪的推力地面制動力車輪半徑車輪切向速度，簡稱輪速（1）制動器制動力u 制動蹄與制動鼓（盤）壓緊時形成的摩擦力矩m通過車輪作用于地面的切向力f（2）地面制動力u 制動時地面對車輪的切向反作用力fx(3)附著力地面對輪胎切向反作用力的極限值f。 地面制動力f 、制動器制動力fx及附著力f之間的關(guān)系附著力取決于輪胎與路面之間的摩擦作用及路面的抗剪強(qiáng)度。地面制動力、制動器制動力及附著力之間的關(guān)系汽車的制動性 汽車在行駛過程中，強(qiáng)制地減速以至停車且維持行駛方向穩(wěn)定性的能力稱為汽車的制動性。 評價制動性能的指標(biāo)主要有： （1）制動效能汽車在行

7、駛中，強(qiáng)制減速以至停車的能力稱為制動效能。即汽車以一定的初速度制動到停車所產(chǎn)生的： 制動距離 制動時間 制動減速度 （2）制動時的方向穩(wěn)定性汽車在制動時仍能按指定方向的軌跡行駛，即不發(fā)生跑偏、側(cè)滑、以及失去轉(zhuǎn)向能力稱為制動時的方向穩(wěn)定性3.硬路面上附著系數(shù)與滑移率s的關(guān)系（1）制動過程中車輪的三種運(yùn)動狀態(tài) 第一階段：純滾動，路面印痕與胎面花紋基本一致 車速 v = 輪速v 第二階段：邊滾邊滑，路面印痕可以辨認(rèn)出輪胎花紋，但花紋逐漸模糊。車速 v 輪速v第三階段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。 輪速v = 0 若需增大fx ，必須增大ff 。ff取決于附著系數(shù)， 又受滑移率s的影響。（2）滑移率s 定

8、義： s =(vv)/v100% =(vr)/v100% （3）附著系數(shù)與滑移率 s 的關(guān)系分析結(jié)論： s 20%為制動穩(wěn)定區(qū)域； s 20%為制動非穩(wěn)定區(qū)域； 將車輪滑移率s控制在20%左右，便可獲取最大的縱向附著系數(shù)和較大的橫向附著系數(shù)，是最理想的控制效果。4.理想的制動控制過程（1）制動開始時，讓制動壓力迅速增大，使s上升至20%所需時間最短，以便獲取最短的制動距離和方向穩(wěn)定性。 （）制動過程中： 當(dāng)s上升稍大于20%時，對制動輪迅速而適當(dāng)降低制動壓力，使s迅速下降到20%； 當(dāng)s下降稍小于20%時，對制動輪迅速而適當(dāng)增大制動壓力，使s迅速上升到20%。三、abs控制參數(shù)1.以車輪滑移率

9、為控制參數(shù)根據(jù)車速和車速傳感器的信號計算車輪的滑移率作為控制制動力的依據(jù)。s高于設(shè)定值，ecu就會輸出減小制動力信號，并通過制動壓力調(diào)節(jié)器減小制動壓力；s低于設(shè)定值時，ecu就會輸出增大制動力信號，并通過制動壓力調(diào)節(jié)器增大制動壓力，控制滑移率在設(shè)定的范圍內(nèi)。已有用多普勒雷達(dá)測量車速的abs。2.以車輪角加速度為控制參數(shù)ecu根據(jù)車輪的車速傳感器信號計算車輪的角加速度作為控制制動力的依據(jù)。 ecu中設(shè)置合理的角加速度、角減速度門限值。制動時，當(dāng)車輪角減速度達(dá)到門限值時， ecu輸出減小制動力信號；當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速升高至角加速度門限值，ecu輸出增加制動力信號。abs的工作原理汽車制動時由于車輪速度與汽

10、車速度之間存在著差異，因而會導(dǎo)致車輪與路面之間產(chǎn)生滑移，當(dāng)車輪以純滾動方式與路面接觸時，其滑移率為零；當(dāng)車輪抱死時其滑移率為100。當(dāng)滑移率在835之間時，能傳遞最大的制動力。制動防抱死的基本原理就是依據(jù)上述的研究成果，通過控制調(diào)節(jié)制動力，使制動過程中車輪滑移率控制在合適的范圍內(nèi)，以取得最佳的制動效果。abs系統(tǒng)硬件構(gòu)成主要由傳感器（包括輪速傳感器、減速度傳感器和車速傳感器）、電子控制裝置、制動壓力調(diào)節(jié)器三大部分組成，形成一個以滑移率為目標(biāo)的自動控制系統(tǒng)。傳感器測量車輪轉(zhuǎn)速并將這一數(shù)據(jù)傳送至電子控制裝置上，控制裝置是一個微處理器，它根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器信號來計算車速。在制動過程中，車輪轉(zhuǎn)速可與控

11、制裝置中預(yù)先編制的理想減速度的特性曲線相比較。如果控制裝置判斷出車輪減速度太快和車輪即將抱死時，它就發(fā)出信號給液壓調(diào)節(jié)器，液壓調(diào)節(jié)器可根據(jù)來自控制裝置的信號對制動器的卡鉗或輪泵的油壓進(jìn)行控制（作用、保持、釋放、重新作用）。這一動作，每秒鐘能出現(xiàn)10次以上。遇到緊急狀況，駕駛員只要盡可能地用力踩下剎車踏板即可，其他的事情交給abs來處理，因此駕駛者可此專心地處理緊急狀況汽車在制動時，車速與輪速之間產(chǎn)生速度差，車輪發(fā)生滑動現(xiàn)象。在非制動狀態(tài)（滑動率為0）下，制動附著系數(shù)等于0；在制動狀態(tài)下，滑動率達(dá)到最優(yōu)滑動率時，制動附著系數(shù)最大，在此之前的區(qū)域為穩(wěn)定區(qū)域；之后，隨著滑動率的增大制動附著系數(shù)反而減

12、少，側(cè)向附著系數(shù)也下降很快，汽車進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)域，特別是當(dāng)滑動率為100%時，側(cè)向附著系數(shù)接近于0，也就是汽車不能承受側(cè)向力，這是很危險的。所以應(yīng)將制動滑動率控制在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。附著系數(shù)的大小取決于道路的材料、狀況以及輪胎的結(jié)構(gòu)、胎面花紋和車速等因素。 汽車的制動過程 在制動時車輪由于制動力矩的作用，地面給車輪一個制動力。隨著制動力矩的增大，制動壓力增大，車輪速度開始降低，滑動率和車輪轉(zhuǎn)矩增大。可以認(rèn)為在最優(yōu)滑動率之前，車輪轉(zhuǎn)矩和制動力矩同步增長，這就是說，在該階段車輪減速度和制動力矩增大速度成正比且在該區(qū)域制動主要是滑轉(zhuǎn)。但是，繼續(xù)增大制動力矩，滑動率超過最優(yōu)滑動率后進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)域，車輪的滑轉(zhuǎn)程

13、度不斷增加，制動附著系數(shù)將減少，側(cè)向附著系數(shù)將迅速降低。最終使車輪速度大幅度減少直至車輪抱死，這期間的車輪減速度非常大。輪胎印跡的變化經(jīng)歷了車輪自由滾動、制動和抱死三個過程。制動防抱死系統(tǒng)（abs）的類型及布置形式1按生產(chǎn)廠家分類：德國的波許（bosch）abs系統(tǒng)和坦孚（teves）abs系統(tǒng)。目前歐、美、日、韓等國汽車采用最多；美國的達(dá)科（delco）abs系統(tǒng)；美國的本迪克斯（bendix）abs系統(tǒng) 2按汽車制動系統(tǒng)分類（1）液壓制動系統(tǒng)abs；（2）氣壓制動系統(tǒng)abs；（3）氣頂液制動系統(tǒng)abs。3按abs中控制管路(通道)數(shù)和傳感器數(shù)量，又可分為以下6種布置形式 abs系統(tǒng)中，能夠

14、獨立進(jìn)行制動壓力調(diào)節(jié)的制動管路稱為控制通道。 如果對某車輪的制動壓力可以進(jìn)行單獨調(diào)節(jié)，這種控制方式稱為獨立控制；如果對兩個(或兩個以上)車輪的制動壓力一同進(jìn)行調(diào)節(jié)，則稱這種控制方式為一同控制。在兩個車輪的制動壓力進(jìn)行一同控制時，如果以保證附著力較大的車輪不發(fā)生制動抱死為原則進(jìn)行制動壓力調(diào)節(jié)，稱這種控制方式為按高選原則一同控制；如果以保證附著力較小的車輪不發(fā)生制動抱死為原則進(jìn)行制動壓力調(diào)節(jié)，則稱這種控制方式為按低選原則一同控制。 按照控制通道數(shù)目的不同，abs系統(tǒng)分為四通道、三通道、雙通道和單通道四種形式，而其布置形式卻多種多樣。四通道abs對應(yīng)于雙制動管路的h型(前后)或x型(對角)兩種布置形

15、式，四通道abs也有兩種布置形式。 為了對四個車輪的制動壓力進(jìn)行獨立控制，在每個車輪上各安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器，并在通往各制動輪缸的制動管路中各設(shè)置一個制動壓力調(diào)節(jié)分裝置(通道)。 由于四通道abs可以最大程度地利用每個車輪的附著力進(jìn)行制動，因此汽車的制動效能最好。但在附著系數(shù)分離(兩側(cè)車輪的附著系數(shù)不相等)的路面上制動時，由于同一軸上的制動力不相等，使得汽車產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)力矩而產(chǎn)生制動跑偏。因此，abs通常不對四個車輪進(jìn)行獨立的制動壓力調(diào)節(jié)。 三通道abs 四輪abs大多為三通道系統(tǒng)，而三通道系統(tǒng)都是對兩前輪的制動壓力進(jìn)行單獨控制，對兩后輪的制動壓力按低選原則一同控制。 按對角布置的雙管路制動系

16、統(tǒng)中，雖然在通往四個制動輪缸的制動管路中各設(shè)置一個制動壓力調(diào)節(jié)分裝置，但兩個后制動壓力調(diào)節(jié)分裝置卻是由電子控制裝置一同控制的，實際上仍是三通道abs。由于三通道abs對兩后輪進(jìn)行一同控制，對于后輪驅(qū)動的汽車可以在變速器或主減速器中只設(shè)置一個轉(zhuǎn)速傳感器來檢測兩后輪的平均轉(zhuǎn)速。汽車緊急制動時，會發(fā)生很大的軸荷轉(zhuǎn)移(前軸荷增加，后軸荷減小)，使得前輪的附著力比后輪的附著力大很多(前置前驅(qū)動汽車的前輪附著力約占汽車總附著力的70%-80%)。對前輪制動壓力進(jìn)行獨立控制，可充分利用兩前輪的附著力對汽車進(jìn)行制動，有利于縮短制動距離，并且汽車的方向穩(wěn)定性卻得到很大改善 雙通道abs 雙通道abs在按前后布置

17、的雙管路制動系統(tǒng)的前后制動管路中各設(shè)置一個制動壓力調(diào)節(jié)分裝置，分別對兩前輪和兩后輪進(jìn)行一同控制。兩前輪可以根據(jù)附著條件進(jìn)行高選和低選轉(zhuǎn)換，兩后輪則按低選原則一同控制。 對于后輪驅(qū)動的汽車，可以在兩前輪和傳動系中各安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器。當(dāng)在附著系數(shù)分離的路面上進(jìn)行緊急制動時，兩前輪的制動力相差很大，為保持汽車的行駛方向，駕駛員會通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤使前輪偏轉(zhuǎn)，以求用轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生的橫向力與不平衡的制動力相抗衡，保持汽車行駛方向的穩(wěn)定性。但是在兩前輪從附著系數(shù)分離路面駛?cè)敫街禂?shù)均勻路面的瞬間，以前處于低附著系數(shù)路面而抱死的前輪的制動力因附著力突然增大而增大，由于駕駛員無法在瞬間將轉(zhuǎn)向輪回正，轉(zhuǎn)向輪上仍然存在

18、的橫向力將會使汽車向轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)方向行駛，這在高速行駛時是一種無法控制的危險狀態(tài)。 雙通道abs多用于制動管路對角布置的汽車上，兩前輪獨立控制，制動液通過比例閥(p閥)按一定比例減壓后傳給對角后輪。 對于采用此控制方式的前輪驅(qū)動汽車，如果在緊急制動時離合器沒有及時分離，前輪在制動壓力較小時就趨于抱死，而此時后輪的制動力還遠(yuǎn)未達(dá)到其附著力的水平，汽車的制動力會顯著減小。而對于采用此控制方式的后輪驅(qū)動汽車，如果將比例閥調(diào)整到正常制動情況下前輪趨于抱死時，后輪的制動力接近其附著力，則緊急制動時由于離合器往往難以及時分離，導(dǎo)致后輪抱死，使汽車喪失方向穩(wěn)定性。由于雙通道abs難以在方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向操縱能力

19、和制動距離等方面得到兼顧，因此目前很少被采用。單通道abs 所有單通道abs都是在前后布置的雙管路制動系統(tǒng)的后制動管路中設(shè)置一個制動壓力調(diào)節(jié)裝置，對于后輪驅(qū)動的汽車只需在傳動系中安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器。 對于后輪驅(qū)動的汽車，可以在兩前輪和傳動系中各安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器。當(dāng)在附著系數(shù)分離的路面上進(jìn)行緊急制動時，兩前輪的制動力相差很大，為保持汽車的行駛方向，駕駛員會通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤使前輪偏轉(zhuǎn)，以求用轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生的橫向力與不平衡的制動力相抗衡，保持汽車行駛方向的穩(wěn)定性。 在兩前輪從附著系數(shù)分離路面駛?cè)敫街禂?shù)均勻路面的瞬間，以前處于低附著系數(shù)路面而抱死的前輪的制動力因附著力突然增大而增大，由于駕駛員無法在瞬間

20、將轉(zhuǎn)向輪回正，轉(zhuǎn)向輪上仍然存在的橫向力將會使汽車向轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)方向行駛，這在高速行駛時是一種無法控制的危險狀態(tài)。 在制動時輪速傳感器測量車輪的速度，如果一個車輪有抱死的可能時，車輪減速度增加很快，車輪開始滑轉(zhuǎn)。如果該減速度超過設(shè)定的值，控制器就會發(fā)出指令，讓電磁閥停止或減少車輪的制動壓力，直到抱死的可能消失為止。為防止車輪制動力不足，必須再次增加制動壓力。在自動制動控制過程中，必須連續(xù)測量車輪運(yùn)動是否穩(wěn)定，應(yīng)通過調(diào)節(jié)制動壓力（加壓、減壓和保壓）使車輪保持在制動力最大的滑轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。 制動控制的參數(shù)一般為車輪的減速度、加速度以及滑動率的三者綜合。 在制動開始時，制動壓力和車輪角減速度增加，在階段1末

21、，即輪減速度達(dá)到設(shè)定的門限值-a，（這里指絕對值），相應(yīng)的電磁閥轉(zhuǎn)換到“壓力保持”狀態(tài)，同時形成參考車速并在給定的斜率下作相應(yīng)遞減，滑動率的值是由參考車速計算得出，如果滑動率小于門限值，系統(tǒng)則進(jìn)行一段保壓（階段2），當(dāng)滑動率大于門限值，電磁閥轉(zhuǎn)換到“壓力下降”的狀態(tài)，即階段3，由于制動壓力下降，車輪的角減速度回升，當(dāng)達(dá)到-a值時，制動壓力開始保持（第4階段），當(dāng)輪角減速度隨著車輪的回升達(dá)到加速，達(dá)到門限值a，這時壓力仍然保持，讓車輪進(jìn)一步回升到門限值ak（表明是高附著系數(shù)路面），這時使制動壓力再次增加（第5階段），使車輪角加速度下降，；當(dāng)車輪角加速度再回到+ak時，進(jìn)行保壓（第6階段）；車輪角

22、加速度值回落到a值，此時車輪已進(jìn)入穩(wěn)定制動區(qū)域，并且稍有制動不足，這一區(qū)域的制動時間要盡可能延長，因此，階段7的制動壓力采用小的階梯上升，一般較初始壓力梯度小得多，直到車輪減速度再次超過門限值-a值，以后的控制循環(huán)過程就和前面一樣了。駕駛汽車在潮濕的瀝青路面上或是有積雪的道路上進(jìn)行緊急制動時，車輛尾部會翹起，嚴(yán)重時車輛會打轉(zhuǎn)。在積雪的路面上，由于出現(xiàn)行駛輪跡，以及部分路面從積雪中露出，這時如果車輛的左右車輪中的一個在無雪的道路上，而另一個在有雪的路面上行駛時，就極有可能發(fā)生車輛打轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。如果在這樣的條件下進(jìn)行緊急制動，就很難掌握住方向盤。有可能闖入其它車道或無法避開道路上的障礙物。車輛在緊急情況發(fā)生時需要剎車時，很容易發(fā)生車輪抱死的情況，制動時前輪抱死會喪失轉(zhuǎn)向能力；而制動時后輪抱死會產(chǎn)生側(cè)滑現(xiàn)象，從而容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。防抱制動裝置(antilock braking system，簡稱abs)就是為了防止這種危險狀況而開發(fā)的裝置。沒有裝設(shè)ab